CN110090976A - 一种能有效减轻振动的高速镗削刀具 - Google Patents

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赵永刚
李凤
谢鹏春
杨晋林
毛云姣
高志明
申丽亚
邓亚军
常晋平
范少龙
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Shanxi Fenxi Heavy Industry Co Ltd
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/16—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种能有效减轻振动的高速镗削刀具，解决了在高速镗削加工中如何克服刀具的振动的技术难题。包括刀杆（1）和刀头座（2），在刀杆（1）上设置有桶形空腔（3），在桶形空腔（3）的空腔口（4）上连接有刀头座（2），在桶形空腔（3）中灌装有铅质或铜质的偏心球体颗粒（5），偏心球体颗粒（5）的直径为3.5毫米，所灌装的偏心球体颗粒（5）的总体积与桶形空腔（3）的容积的比为70：100。将刀杆的颤振能量吸收，达到减振效果，避免刀杆与床体共振现象的发生。

Description

一种能有效减轻振动的高速镗削刀具
技术领域
本发明涉及一种刀具，特别涉及一种数控机床上使用的高速镗削刀具。
背景技术
镗削是一种用刀具扩大孔内内径或其它圆形内轮廓的切削工艺，其应用范围从半粗切削加工到精切削加工；高速镗削工艺是指通过数控机床上的高速镗削刀具进行扩孔加工的一种金属切削加工方式，在高速镗削加工过程中，刀具速度快，进给率大。高速镗削可以节省30%的机加工时间，进给速率是传统切削的5～10倍，具有切削施力较小的特点，可以对薄壁件进行加工，大幅提高其表面的光洁度。镗床具有固有的振动频率，在高速镗削加工中，当刀具的转动频率达到镗床固有的振动频率时，刀具的振动就会诱发镗床发生共振现象，高速镗削加工过程中的共振，不仅会导致被加工工件的加工表面质量恶化，还会加速刀具的磨损，并引起机床连接件的松动，影响到机床轴承的工作性能，使机床过早丧失精度，在高速镗削加工中如何克服刀具的振动成为现场需要解决的一个难题。
发明内容
本发明提供了一种能有效减轻振动的高速镗削刀具，解决了在高速镗削加工中如何克服刀具的振动的技术难题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
本发明的总体构思是：通过改变刀具的动刚度来克服高速镗削刀具的振动，动刚度的改变主要通过增大刀具镗杆内部阻尼，来提高刀杆动刚度，进而实现减振的目的，将接近刀头的镗杆设置成空心，在空心中灌入铜球，通过铜球与镗杆内侧壁的碰撞和摩擦，来吸收振动能量和提高其动刚度，并为提升铜球在镗杆内侧壁的碰撞和摩擦，将金属球制成有偏心孔的球体，能更好的避免刀具与镗床共振现象的发生。
一种能有效减轻振动的高速镗削刀具，包括刀杆（1）和刀头座（2），在刀杆（1）上设置有桶形空腔（3），在桶形空腔（3）的空腔口（4）上连接有刀头座（2），在桶形空腔（3）中灌装有铅质或铜质的偏心球体颗粒（5），偏心球体颗粒（5）的直径为3.5毫米，所灌装的偏心球体颗粒（5）的总体积与桶形空腔（3）的容积的比为70：100。
刀头座（2）是通过螺纹（6）螺接在桶形空腔（3）的空腔口（4）上的，刀片（7）是通过顶丝（8）设置在刀头座（2）上的。
在桶形空腔（3）中灌装有铜粉，所灌装的铜粉与偏心球体颗粒（5）的体积之和与桶形空腔（3）的容积的比为70：100，所罐装的铜粉的体积与所灌装的偏心球体颗粒（5）的体积的比为1：5。
本发明在数孔机床上运用时，当刀杆不断提升转速时，刀杆内腔中的铜质或铅质阻尼颗粒与腔壁发生碰撞，以及阻尼颗粒之间的相互碰撞，使阻尼颗粒产生不可恢复的塑性变形，将刀杆的颤振能量吸收，达到减振效果，避免刀杆与床体共振现象的发生。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明刀杆的结构示意图；
图3是本发明的刀头的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种能有效减轻振动的高速镗削刀具，包括刀杆（1）和刀头座（2），在刀杆（1）上设置有桶形空腔（3），在桶形空腔（3）的空腔口（4）上连接有刀头座（2），在桶形空腔（3）中灌装有铅质或铜质的偏心球体颗粒（5），偏心球体颗粒（5）的直径为3.5毫米，所灌装的偏心球体颗粒（5）的总体积与桶形空腔（3）的容积的比为70：100。
刀头座（2）是通过螺纹（6）螺接在桶形空腔（3）的空腔口（4）上的，刀片（7）是通过顶丝（8）设置在刀头座（2）上的。
在桶形空腔（3）中灌装有铜粉，所灌装的铜粉与偏心球体颗粒（5）的体积之和与桶形空腔（3）的容积的比为70：100，所罐装的铜粉的体积与所灌装的偏心球体颗粒（5）的体积的比为1：5。
当激振力很小或瞬时激振时，偏心球体颗粒（5）之间的相对运动速度会很小，没有完全振动起来，空腔内偏心球体颗粒（5）及其铜粉主要发生相对滑动，该状态下偏心球体颗粒（5）之间主要是摩擦耗能；当随着激振力增加或施加持续激振力时，偏心球体颗粒（5）由于偏心会加速自转并会进行高速不规则运动，刀杆则主要靠偏心球体颗粒（5）碰撞刀杆内侧壁所产生的塑性变形来吸收能量，即所谓改变刀具的动刚度，来避免共振的发生。
本发明的刀杆和刀头的材料选用（W6高速钢）同时淬火硬度63-66 HRC提高硬度，本发明中选择铅球或铜球作为阻尼颗粒，具体参数如下：
阻尼材料名称 密度 弹性模量 剪切模量 特点
铜 8.9 108 39 塑性好
铅 11.34 17 7 塑性好
；
本减振刀具在转速不高的情况下，减振主要靠刀杆本身材料的强度来达到减振效果，此时阻尼颗粒与内腔壁的运动主要是滑动摩擦来吸收能量，当转速不断提升即达到共振时，内腔的阻尼颗粒与腔壁主要发生碰撞，此时减振颗粒之间的相互碰撞使阻尼颗粒产生不可恢复的塑性变形，将颤振能量吸收，达到减振效果。

Claims (2)

1.一种能有效减轻振动的高速镗削刀具，包括刀杆（1）和刀头座（2），其特征在于，在刀杆（1）上设置有桶形空腔（3），在桶形空腔（3）的空腔口（4）上连接有刀头座（2），在桶形空腔（3）中灌装有铅质或铜质的偏心球体颗粒（5），偏心球体颗粒（5）的直径为3.5毫米，所灌装的偏心球体颗粒（5）的总体积与桶形空腔（3）的容积的比为70：100。
2.根据权利要求1所述的一种能有效减轻振动的高速镗削刀具，其特征在于，在桶形空腔（3）中灌装有铜粉，所灌装的铜粉与偏心球体颗粒（5）的体积之和与桶形空腔（3）的容积的比为70：100，所罐装的铜粉的体积与所灌装的偏心球体颗粒（5）的体积的比为1：5。
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